Inversion géoacoustique temps réel de signaux large bande par grands fonds

par Christophe Viala

Thèse de doctorat en Mathématiques. Mécanique. Acoustique

Sous la direction de Mark Asch.


  • Résumé

    Les travaux présentés dans ce mémoire visent à développer une méthode globale d'inversion des paramètres géoacoustiques par grands fonds, dans le cadre du REA (Rapid Environmental Assesment ; Evaluation Rapide de l'Environnement)) acoustique opérationnel. La méthode développée utilise du Matched Impulse Response de signaux large bande. La finalité est de renseigner les sonaristes opérationnels du domaine de la lutte anti sous-marine sur les paramètres du fond, afin qu'il puissent améliorer l'évaluation des performances de leurs senseurs acoustiques. Ces travaux doivent fournir des enseignements utiles à la conception du prototype ftitur de REA acoustique STEREO de l'EPSHOM/CMO. La validation du concept s'opère dans cette thèse après la mise en place d'une démarche globale d'inversion basée sur l'ajustement des réponses impulsionnelles mesurées en transmission et des réponses irnpulsionnelles simulées par un modèle prenant en compte les paramètres du fond. Deux étapes d'inversion sont nécessaires visant à retrouver d'une part la configuration expérimentale puis ensuite les caractéristiques de la nature du fond. La méthode d'inversion développée est appliquée de façon quasi-automatisée à un jeu de données synthétiques complexes, élaborées à partir d'un simulateur temps réel de la propagation acoustique. Les essais sur données synthétiques permettent tout d'abord de valider la faisabilité de la méthode quant à ses performances de détection d'une transition horizontale de la porosité, et quant au respect de la contrainte opérationnelle du délai d'estimation. Ils permettent de qualifier de plus l'impact de l'effet Doppler sur les performances de l'inversion. Celle-ci est ensuite testée sur un jeu de données acoustiques et environnementales réelles mis à disposition par le Centre Militaire d'Océanographie de l'EPSHOM. Ces données correspondent à la campagne de REA HERACLES qui a eu lieu par grands fonds, cas défavorable pour l'inversion en raison du faible contenu informatif des signaux. La prise en compte d'un modèle numérique de terrain dans la méthode d'inversion permet de d'inverser un milieu évolutif avec la distance et de synthétiser l'ensemble des résultats de l'inversion des données d'une campagne typique de REA. Ces travaux permettent de dégager des configurations pour lesquelles l'inversion peut fonctionner en temps réel, ce qui valorise le principe de la méthode développée et les développements réalisés.

  • Titre traduit

    Real-time geoacoustic inversion of broad band signals in deep water


  • Résumé

    This thesis describes the development of a real time geoacoustic inversion method devoted to broad band signals. Aim of this method is to automatically infer geoacoustic bottom characteristics from transmission sound field pressure measurements in a deep ocean medium. Finality is to inform sonar operational team about the parameters of the bottom, so that it can improve the performance evaluation of their acoustic sensors. This work provides useful experience for the design of the future prototype of acoustic REA (Rapid Environment Assestnent). Validation of the concept takes place in this thesis after the implementation of a global step of inversion based on the matching of transmission measured impulse responses and the impulse responses simulated by a ray model able to take into account bottom parameters. Two stages of inversion are necessary. A first one to find the experimental configuration, then another one to determine bottom characteristics. This inversion method is applied in a quasi-automated way to a complex synthetic data set, generated by a real time simulator of the acoustic transmitted signal. Tests on synthetic data set first validate the feasibility of the method and its performances in term of detection of a horizontal transition of the porosity, and in respect of the operational time consuming constraint. It allows to describe also Doppler effect impact on the inversion performances. The method is then successfully tested on acoustic and environmental data set recorded by the Military Center of Oceanography of the EPSHOM in deep water, unfavourable case for the inversion because of the weak informative contents of the signals. The taking into account of a bottom evolutive model in the method of inversion makes it possible to reverse an evolutive medium (with the distance) and to synthesize all the inversion results of atypical campaign of REA.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (123 f.)
  • Annexes : Références bibliographiques f.111-123

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  • Bibliothèque : Université de Toulon (La Garde). Bibliothèque universitaire. Section Campus La Garde.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TH-SCI/2007TOUL21
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